一种主动控制可倾瓦轴承

1.本实用新型涉及轴承技术领域，特别是涉及一种主动控制可倾瓦轴承。


背景技术：

2.可倾瓦轴承具有较高的转速和稳定性而被广泛应用于涡轮机械中。但是，现有的可倾瓦轴承常采用机械支点支撑瓦块，致使可倾瓦轴承安装复杂且在工作状态时具有较高的支点接触应力与疲劳，会增大轴承交叉刚度阻尼系数，带来了不稳定的因素。因而现有市场上出现了采用流体支点替代传统机械支点的可倾瓦轴承，以消除瓦块机械支点的磨损。但是，现有采用流体支点的可倾瓦轴承的结构设计不合理，在转子受到严重的冲击情况下，致使其轴颈发生严重倾斜时，瓦块在其径向方向无法自适应调节，导致与转子轴颈接触的瓦块在径向方向受力会不均匀，瓦块在转子轴颈倾斜的一侧方向上受力较大，严重时会压溃瓦面，引发轴瓦碰摩的故障而导致设备停止运行。


技术实现要素：

3.针对现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种主动控制可倾瓦轴承，其能够使瓦块在其径向随载荷的变化具有自适应调节能力而对转子减振消振，达到主动减振的效果，以增加轴承在径向方向上的阻尼减振特性。
4.本实用新型的目的采用如下技术方案实现：
5.一种主动控制可倾瓦轴承，包括有壳体和若干瓦块，所述壳体为空心筒状结构，所述壳体的内壁上沿其周向设有若干安装槽，各瓦块的背部设有瓦根，所述瓦根嵌设在所述安装槽内并使所述瓦块能够在壳体内腔的径向方向移动；所述壳体的外壁上开设有与所述安装槽相通的第一节流孔，以使自外界向所述第一节流孔引入的高压润滑介质被带入所述壳体与所述瓦块之间的间隙时形成能够支撑所述瓦块在其径向浮起的外层流体静压膜而控制各瓦块在其径向方向浮动的位移。
6.进一步地，在所述安装槽上开设有第一静压腔，所述第一静压腔沿壳体的轴向方向设置。
7.进一步地，所述壳体自其外壁向内壁方向开设有第二节流孔，所述第二节流孔位于所述安装槽的第一侧并且其在所述壳体的内壁端朝向所述瓦块。
8.进一步地，所述壳体自其外壁向内壁方向开设有第三节流孔，所述第三节流孔位于所述安装槽的第二侧并且其在所述壳体的内壁端朝向所述瓦块。
9.进一步地，所述壳体的内壁上设置有第二静压腔，并且所述第二静压腔对应所述第二节流孔在所述壳体的内壁端口设置。
10.进一步地，所述第二静压腔的形状为圆形或者矩形。
11.进一步地，以所述安装槽的轴线方向为基准，所述第三节流孔与所述第二节流孔对称设置。
12.进一步地，所述壳体的内壁上设置有第三静压腔，并且所述第三静压腔对应所述
第三节流孔在所述壳体的内壁端口设置。
13.进一步地，所述第三静压腔的形状为圆形或者矩形。
14.进一步地，所述安装槽为t形槽，所述瓦根为倒t形结构。
15.相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：
16.本实用新型通过瓦块的瓦根嵌入壳体的安装槽内，使得本实用新型的可倾瓦轴承的挠性支点形成分离式设计，确保瓦块能够在壳体内腔的径向方向移动；基于此，自外界向第一节流孔引入高压润滑介质，而当可倾瓦轴承的转子转动将引入的高压润滑介质带入到壳体与瓦块之间的间隙时，即可形成能够支撑瓦块在其径向浮起的外层流体静压膜，从而控制各瓦块在其径向方向浮动的位移，进而能够使瓦块在其径向随载荷的变化具有自适应调节能力而对转子减振消振(瓦块在其径向的自适应调节能力根据自外界引入的高压润滑介质的压力来调节)，达到主动减振的效果，以增加轴承在径向方向上的阻尼减振特性。
附图说明
17.图1为本实用新型可倾瓦轴承的立体结构示意图；
18.图2为本实用新型可倾瓦轴承的结构示意图；
19.图3为本实用新型实施例中涉及壳体的结构示意图；
20.图4为本实用新型实施例中涉及部分壳体的立体结构示意图；
21.图5为本实用新型实施例中涉及瓦块的结构示意图。
22.图中：1、壳体；10、安装槽；100、第一静压腔；11、第一节流孔；12、第二节流孔；120、第二静压腔；13、第三节流孔；130、第三静压腔；2、瓦块；20、瓦根；21、减摩层；22、瓦背基体；3、转子。
具体实施方式
23.下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做优先描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
24.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“水平”、“竖直”、“顶”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
25.本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，或是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
26.实施方式：
27.如图1-5所示，本实用新型示出了一种主动控制可倾瓦轴承，包括有壳体1、转子3和若干瓦块2，壳体1为空心筒状结构，壳体1的内壁上沿其周向设有若干安装槽10，各瓦块2
的背部设有瓦根20，瓦根20嵌设在安装槽10内并使瓦块2能够在壳体1内腔的径向方向移动，而各瓦块2绕壳体1的中心轴线环状均布，使得可倾瓦轴承的挠性支点形成分离式设计，替换传统可倾瓦轴承的机械支点，确保瓦块2能够在壳体1内腔的径向方向移动。
28.具体地，安装槽10为t形槽，瓦根20为倒t形结构，也即是，本实用新型的可倾瓦轴承的瓦块2挠性支点设计成倒t形结构，嵌入至壳体1的t形槽中，倒t形结构挠性支点与壳体1的t形槽有一定的间隙，保证了瓦块2可在壳体1的内腔径向移动，但限制在一定的范围内。当然，转子是设置在瓦块2形成的环形结构内；而壳体1可设置为整体式或者剖分式结构，本实施例的壳体1为剖分式结构，即是由两半圆圈的壳体1连接形成的空心筒状结构。另外，可倾瓦轴承的瓦数可分未三瓦、四瓦或者五瓦等多瓦可倾瓦轴承。
29.在上述结构的基础上，壳体1的外壁上开设有与安装槽10相通的第一节流孔11，即是壳体1自其外壁向内壁的方向设置有第一节流孔11，且该第一节流孔11与安装槽10连通，以使自外界向第一节流孔11引入的高压润滑介质被带入壳体1与瓦块2之间的间隙时形成能够支撑瓦块2在其径向浮起的外层流体静压膜而控制各瓦块2在其径向方向浮动的位移。也即可以理解，外界高压润滑系统的高压润滑介质通过该第一节流孔11进入到壳体1与瓦块2之间的间隙，形成流体静压支点，该流体静压支点即为外层流体静压膜，该外层流体静压膜为第一外层流体静压膜。在使用时，在转子受到严重的冲击的情况下，致使其轴颈发生严重倾斜时，即可通过调节第一外层流体静压膜的压力控制瓦块2在其径向随载荷的变化具有自适应调节能力而对转子减振消振(高压润滑介质的压力与流量可以根据外界载荷进行调节与控制)，达到主动减振的效果，以增加轴承在径向方向上的阻尼减振特性，避免瓦块2与转子的轴颈发生碰磨的故障。
30.由此可知，本实用新型所述的流体静压主动控制挠性支承轴承是采用外界高压流体润滑介质强制浮起的静压支点与挠性支点的复合支承形式，并且高压流体润滑介质压力与流量可以根据外界载荷进行调节与控制，以达到避免瓦块2与转子的轴颈发生碰磨故障的效果。
31.需要说明的是，由于转子在初始状态下是静止支承在瓦块2上的，当转子开始转动时，润滑介质被带到转子与瓦块2之间的楔形间隙，从而形成将转子浮起的内层动压润滑膜，同时启动外界高压润滑系统，通过高压泵或液压控制阀等强制将高压润滑油、气体以及水等润滑介质通过壳体1的第一节流孔11带入到壳体1与瓦块2之间的间隙，从而形成支撑瓦块2浮起的第一外层流体静压膜，即流体静压支点。当然，为了持续稳定地支撑瓦块2浮起在一定的高度，高压润滑介质(气体、油、水等)将不断从第一节流孔11进入壳体1与瓦块2的间隙，并不断从瓦块2与壳体1两端间隙流出，其流入与流出服从润滑介质流量的平衡原理。
32.值得说明的是，瓦块2具有减摩层21和瓦背基体22，上述的瓦根20设置在瓦背基体22上，减摩层21固定设置在瓦背基体22相对于转子的端面上，如此可更好的形成流体润滑膜。当然，瓦块2具有一定的预负荷系数，当润滑介质为油时，瓦块2的减摩层21为巴氏合金层；当润滑介质为气体时，瓦块2的减摩层21为铝锡合金层或者其他的耐磨材料层；当润滑介质为水时，瓦块2的减摩层21为碳石墨层，由此可知，发明人可以根据实质使用的情况变更瓦块2的减摩层21的材料，因此在此处不做限定。
33.作为本实用新型的优选实施例，本实用新型还可具有如下附加技术特征：在安装槽10上开设有第一静压腔100，第一静压腔100沿壳体1的轴向方向设置。也即可以理解，通
过第一节流孔11进入壳体1与瓦块2之间间隙内的润滑介质在该第一静压腔100内积聚，以便于形成上述的第一外层流体静压膜。当然，发明人可以根据实质使用情况变更设置第一节流孔11和第一静压腔100的数量，因此在此处不做限定。
34.本实施例中，壳体1自其外壁向内壁方向开设有第二节流孔12，第二节流孔12位于安装槽10的第一侧并且其在壳体1的内壁端口朝向瓦块2。也即可以理解，自外界向该第二节流孔12引入高压润滑介质可调节瓦块2的摆动角度，如此可达到调节各瓦块2形成的环形空间与壳体1中心轴线的相对位置的效果。至此，本领域技术人员能够理解的是，当转子的轴颈受到倾斜摇摆等恶劣工况时，调节瓦块的摆动角度，就能改变内层动压润滑膜的压力，获得较佳的内层刚度与阻尼，从而实现对转子的减振目的，进一步达到主动减振的效果。另外，为了能够积聚自外界引入的高压润滑介质，壳体1的内壁上设置有第二静压腔120，并且第二静压腔120对应第二节流孔12在壳体1的内壁端口设置。该第二静压腔120主要是用于积聚引入外界高压润滑介质来控制瓦块2摆动角度，通过调节第二静压腔120压力的大小即可改变瓦块2的摆动角度，进一步达到主动控制可倾瓦轴承主动减振的效果。
35.本实施例中，壳体1自其外壁向内壁方向开设有第三节流孔13，第三节流孔13位于安装槽10的第二侧并且其在壳体1的内壁端朝向瓦块2。也即可以理解，自外界向该第三节流孔13引入高压润滑介质可调节瓦块2的摆动角度，如此可进一步达到调节各瓦块2形成的环形空间与壳体1中心轴线的相对位置的效果。至此，本领域技术人员能够理解的是，当转子的轴颈发生倾斜了，通过调节瓦块2的摆动角度可更进一步实现对转子减振消振目的，更进一步达到主动减振的效果。另外，为了能够积聚自外界引入的高压润滑介质，壳体1的内壁上设置有第三静压腔130，并且第三静压腔130对应第三节流孔13在壳体1的内壁端口设置。该第三静压腔130主要是用于积聚引入外界高压润滑介质来控制瓦块2摆动角度，通过调节第三静压腔130压力的大小即可改变瓦块2的摆动角度，更进一步达到主动控制可倾瓦轴承主动减振的效果。由此可知，本实用新型通过调节挠性支点左右两端的静压腔压力的大小，达到对挠性支承可倾瓦块2的主动控制效果。
36.值得的说明的是，通过壳体的外壁上开设的第二和第三节流孔，将外界高压润滑介质引入壳体与瓦块之间的间隙，又形成一层外层流体静压膜，该外层流体静压膜为第二外层流体静压膜，以此来调节瓦块摆动角度，从而能够使瓦块在摆动方向随载荷变化具有自适应能力，从而进一步地达到主动减振的效果，以增加轴承在径向方向上的阻尼减振特性。
37.本实施例中，以安装槽10的轴线方向为基准，第三节流孔13与第二节流孔12对称设置，如此可使挠性支点左右两端形成的流体静压能够均匀地调节瓦块2的摆动角度。另外，第二静压腔120和第三静压腔130的形状均为圆形或者矩形，本实施例中的第二静压腔120和第三静压腔130均为矩形，而第二节流孔12位于壳体1的内壁端口处于第二静压腔120的中心，第三节流孔13位于壳体1的内壁端口处于第三静压腔130的中心，如此可使挠性支点左右两端的高压润滑介质均匀调节瓦块2的摆动角度。当然，在其他实施例中，发明人可以根据实质使用情况合理变更第二静压腔120和第三静压腔130的形状，因此，第二静压压腔和第三静压腔130的形状并不局限于下面附图所示的结构。
38.上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属
于本实用新型所要求保护的范围。